Kilowatt-heure

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Le kilowattheure ( symbole SI : kW⋅h ou kWh ; communément écrit comme kWh ) est une unité d’ énergie égale à un Kilowatt de puissance soutenue pendant une heure et est couramment utilisé comme mesure de l’énergie électrique.

Kilowatt-heure
Compteur d’électricité résidentiel situé au Canada
informations générales
Système d’unité	Métrique non-SI
Unité de	Énergie
Symbole	kW⋅h ou kWh
Conversions
1 kW⋅h en …	… est égal à …
Unités SI	3,6 MJ
Unités CGS	3,6 × 10 13 erg
Unités d’ingénierie anglaises	≈ 2 655 224 pi⋅lbf
Unités gravitationnelles britanniques	≈ 85 429 300 pi⋅pdl

Un kilowattheure équivaut à 3600 kilojoules (3,6 mégajoules ).

Définition

Le kilowattheure est une unité composite d’énergie égale à un Kilowatt (kW) multiplié par une heure. Exprimée dans l’unité standard d’énergie du Système international d’unités (SI), le joule (symbole J), ​​elle est égale à 3600 kilojoules (3,6 MJ). ^{[1] [2]}

L’heure est une unité de temps répertoriée parmi les unités non SI acceptées par le Bureau international des poids et mesures pour être utilisées avec le SI. ^[3] Sa combinaison avec le Kilowatt, une Unité SI standard, est donc autorisée dans la norme.

Représentations unitaires

Une représentation largement utilisée du kilowattheure est “kWh”, dérivée de ses unités composantes, Kilowatt et heure. Il est couramment utilisé dans la facturation de l’énergie fournie aux consommateurs par les services publics d’électricité et dans les publications commerciales, éducatives et scientifiques et dans les médias. ^{[4] [5]} C’est aussi la représentation d’unité habituelle dans l’électrotechnique. ^[6] Cette représentation commune n’est cependant pas conforme au guide de style du Système international d’unités (SI). ^[3]

D’autres représentations de l’unité peuvent être rencontrées :

• « kW⋅h » et « kW h » sont moins couramment utilisés, mais ils sont cohérents avec le SI. La brochure SI ^[3] indique qu’en formant un symbole d’unité composé, “la multiplication doit être indiquée par un espace ou un point à mi-hauteur (centré) (⋅), car sinon certains préfixes pourraient être interprétés à tort comme un symbole d’unité.” Ceci est étayé par une norme volontaire ^[7] publiée conjointement par une organisation internationale ( IEEE ) et nationale ( ASTM ) et par un important guide de style. ^[8] Cependant, la norme IEEE/ASTM autorise “kWh” (mais ne mentionne pas d’autres multiples du wattheure). Un guide publié par le NIST déconseille spécifiquement “kWh” “
• L’ Autocollant de fenêtre officiel d’économie de carburant des États-Unis pour les véhicules électriques utilise l’abréviation «kW-hrs». ^[dix]
• Des variations de capitalisation sont parfois rencontrées : KWh, KWH, kwh, etc., qui sont incompatibles avec le Système international d’unités.
• La notation « kW/h » pour le kilowattheure est incorrecte, car elle désigne le Kilowatt par heure.

Vente d’électricité

L’énergie électrique est généralement vendue aux consommateurs en kilowattheures. Le coût de fonctionnement d’un appareil électrique est calculé en multipliant la consommation électrique de l’appareil en kilowatts par le temps de fonctionnement en heures et par le prix du kilowattheure. Le prix unitaire de l’électricité facturé par les entreprises de services publics peut dépendre du profil de consommation du client dans le temps. Les prix varient considérablement selon la localité. Aux États-Unis, les prix dans différents États peuvent varier d’un facteur trois. ^[11]

Alors que les petites charges des clients ne sont généralement facturées que pour l’énergie, les services de transmission et la capacité nominale, les gros consommateurs paient également pour la consommation d’énergie de pointe, la plus grande puissance enregistrée en un temps assez court, par exemple 15 minutes. Cela compense la compagnie d’électricité pour le maintien de l’infrastructure nécessaire pour fournir une puissance de pointe. Ces frais sont facturés au fur et à mesure de l’évolution de la demande. ^[12] Les utilisateurs industriels peuvent également avoir des frais supplémentaires en fonction du facteur de puissance de leur charge.

La production ou la consommation d’énergie majeure est souvent exprimée en térawattheures (TWh) pour une période donnée qui est souvent une année civile ou un exercice . Une année de 365 jours équivaut à 8 760 heures, donc sur une période d’un an, la puissance d’un gigawatt équivaut à 8,76 térawattheures d’énergie. À l’inverse, un térawattheure équivaut à une puissance soutenue d’environ 114 mégawatts pendant une période d’un an.

Exemples

Un radiateur électrique consommant 1000 watts (1 Kilowatt) et fonctionnant pendant une heure consomme un kilowattheure d’énergie. Un téléviseur consommant 100 watts fonctionnant en continu pendant 10 heures consomme un kilowattheure. Un appareil électrique de 40 watts fonctionnant en continu pendant 25 heures consomme un kilowattheure. En termes de puissance humaine , un travailleur manuel de sexe masculin adulte en bonne santé effectue un travail égal à environ un demi-kilowattheure sur une journée de huit heures. ^[13]

Conversions

Pour convertir une quantité mesurée dans une unité de la colonne de gauche en unités de la rangée du haut, multipliez par le facteur dans la cellule où la rangée et la colonne se croisent.

1 J = 1 kg⋅m 2 ⋅s −2 =	1	2,77778 × 10 −4	2,77778 × 10 −7	6,241 × 10 18	0,239
1Wh =	3,6 × 10 3	1	0,001	2,247 × 10 22	859.8
1kWh =	3,6 × 10 6	1 000	1	2,247 × 10 25	8,598 × 10 5
1 eV =	1,602 × 10 −19	4,45 × 10 −23	4,45 × 10 −26	1	3,827 × 10 −20
1 cal =	4.184	1,162 × 10 −3	1,162 × 10 −6	2,612 × 10 19	1
Joule	Watt-heure	Kilowatt-heure	Électron-volt	Calorie

Multiples de wattheure

Multiples SI pour wattheure (W⋅h)

Sous-multiples	Multiples
Valeur	Symbole	Nom	Valeur	Symbole	Nom
10 −3	mW⋅h	Milliwatt-heure	10 3	kW⋅h	Kilowatt-heure
10 −6	μW⋅h	microwattheure	10 6	MW⋅h	mégawattheure
10 9	GW⋅h	gigawattheure
10 12	TW⋅h	térawattheure
10 15	PW⋅h	pétawattheure

Tous les préfixes SI sont couramment appliqués au wattheure : un kilowattheure vaut 1 000 Wh (kWh) ; un mégawattheure équivaut à 1 million de Wh (MWh); un milliwattheure équivaut à 1/1000 Wh (mWh) et ainsi de suite. Le kilowattheure est couramment utilisé par les fournisseurs d’énergie électrique à des fins de facturation, puisque la consommation d’énergie mensuelle d’un client résidentiel type varie de quelques centaines à quelques milliers de kilowattheures. Les mégawattheures (MWh), les gigawattheures (GWh) et les térawattheures (TWh) sont souvent utilisés pour mesurer de plus grandes quantités d’énergie électrique aux clients industriels et dans la production d’électricité. Les unités térawattheure et pétawattheure (PWh) sont suffisamment grandes pour exprimer facilementla production annuelle d’électricité pour des pays entiers et la consommation mondiale d’énergie .

Distinction entre kilowattheures (énergie) et kilowatts (puissance)

Le travail est la quantité d’énergie transférée à un système ; la puissance est le taux de livraison de l’énergie. L’énergie est mesurée en joules ou watt-secondes . La puissance est mesurée en watts ou en joules par seconde .

Par exemple, une batterie stocke de l’énergie. Lorsque la batterie délivre son énergie, elle le fait à une certaine puissance, c’est-à-dire le taux de livraison de l’énergie. Plus la puissance est élevée, plus l’énergie stockée de la batterie est délivrée rapidement. Une puissance de sortie plus élevée entraînera l’épuisement de l’énergie stockée dans la batterie en un laps de temps plus court.

Puissance annualisée

La production et la consommation d’énergie électrique sont parfois déclarées sur une base annuelle, en unités telles que les mégawattheures par an (MWh/an), les gigawattheures/an (GWh/an) ou les térawattheures par an (TWh/an). Ces unités ont des dimensions d’énergie divisées par le temps et sont donc des unités de puissance. Ils peuvent être convertis en unités de puissance SI en divisant par le nombre d’heures dans une année, environ8766 h/an .

Ainsi, 1 GWh/an = 1 GWh/8766 h ≈114,08kW .

Mauvaise utilisation des watts par heure

De nombreuses unités composées pour divers types de taux mentionnent explicitement des unités de temps pour indiquer un changement dans le temps. Par exemple : miles par heure, kilomètres par heure, dollars par heure. Les unités de puissance, telles que le kW, mesurent déjà le taux d’énergie par unité de temps (kW= kJ / s ). Les kilowattheures sont un produit de la puissance et du temps, et non un taux de variation de la puissance avec le temps.

Le watt par heure (W/h) est une unité de changement de puissance par heure, c’est-à-dire une accélération de l’apport d’énergie. Il est utilisé pour mesurer la variation journalière de la demande (par exemple la pente de la courbe du canard ), ou le comportement de montée en puissance des centrales électriques . Par exemple, une Centrale électrique qui atteint une puissance de sortie de1 MW de0 MW en 15 minutes a un taux de montée en puissance de4 MW/h .

D’autres utilisations de termes tels que watts par heure sont susceptibles d’être des erreurs.

Autres unités énergétiques connexes

Plusieurs autres unités liées au kilowattheure sont couramment utilisées pour indiquer la puissance ou la capacité énergétique ou l’utilisation dans des domaines d’application spécifiques.

La production ou la consommation annuelle moyenne d’électricité peut être exprimée en kilowattheures par an. Ceci est utilisé avec des charges ou des sorties qui varient au cours de l’année mais qui sont similaires chaque année. Par exemple, il est utile de comparer l’efficacité énergétique des appareils électroménagers dont la consommation électrique varie avec le temps ou la saison de l’année. Un autre cas d’utilisation consiste à mesurer l’énergie produite par une source d’alimentation distribuée. Un kilowattheure par an équivaut à environ 114,08 milliwatts appliqués en permanence pendant un an.

Le contenu énergétique d’une batterie est généralement exprimé indirectement par sa capacité en ampères-heures ; pour convertir l’Ampère-heure (Ah) en wattheures (Wh), la valeur de l’Ampère-heure doit être multipliée par la tension de la source d’alimentation. Cette valeur est approximative, car la tension de la batterie n’est pas constante pendant sa décharge et parce que des taux de décharge plus élevés réduisent la quantité totale d’énergie que la batterie peut fournir. Dans le cas d’appareils qui produisent une tension différente de celle de la batterie, c’est la tension de la batterie (généralement 3,7 V pour Li-ion ) qui doit être utilisée pour calculer plutôt que la sortie de l’appareil (par exemple, généralement 5,0 V pour USBchargeurs portables). Cela se traduit par un périphérique USB de 500 mA fonctionnant pendant environ 3,7 heures sur une batterie de 2500 mAh, et non cinq heures.

L’ unité du Board of Trade (BTU) ^[14] est un synonyme britannique obsolète de kilowattheure. Le terme dérive du nom du Board of Trade qui réglementait l’industrie de l’électricité jusqu’en 1942, date à laquelle le ministère de l’Énergie a pris le relais. ^[15] Cela ne doit pas être confondu avec une Unité thermique britannique (BTU) qui est de 1055 J.

En Inde, le kilowattheure est souvent simplement appelé une unité d’énergie. Un million d’unités, désigné MU , est un gigawattheure et un BU (milliard d’unités) est un térawattheure. ^{[16] [17]}

Voir également

• Ampère heure
• Batterie de véhicule électrique
• Consommation d’énergie électrique
• Norme IEEE 260.1-2004
• Ordres de grandeur (énergie)

Références

1. ^ Thompson, Ambler et Taylor, Barry N. (2008). Guide d’utilisation du système international d’unités (SI) Archivé le 3 juin 2016 à la Wayback Machine (publication spéciale 811). Gaithersburg, MD : Institut national des normes et de la technologie. 12.
2. ^ “Les points ou espaces à mi-hauteur sont utilisés pour exprimer une unité dérivée formée de deux ou plusieurs autres unités par multiplication.”, Barry N. Taylor. (éd. 2001) Le système international d’unités. Archivé le 3 juin 2016 à la Wayback Machine (publication spéciale 330). Gaithersburg, MD : Institut national des normes et de la technologie. 20.
3. ^ ^{un bc “Le Système} international d’Unités (SI)” (PDF) . Bureau international des poids et mesures (BIPM). 2019. p. 147 . Récupéré le 7 avril 2020 .
4. ^ IEC Electropedia, Entrée 131-11-58 Archivé le 14 mars 2016 à la Wayback Machine
5. ^ Voir par exemple: Wind Energy Reference Manual Part 2: Energy and Power Definitions Archivé le 26 novembre 2007 à la Wayback Machine Danish Wind Energy Association. Récupéré le 9 janvier 2008 ; “Kilowatt-heure (kWh)” Archivé le 2 mars 2016 sur Wayback Machine BusinessDictionary.com. Récupéré le 9 janvier 2008 ; “US Nuclear Power Industry” Archivé le 26 novembre 2007 sur la Wayback Machine www.world-nuclear.org. Récupéré le 9 janvier 2008 ; “Energy. A Beginners Guide: Making Sense of Units” Archivé le 26 novembre 2007 sur Wayback Machine Renew On Line (Royaume-Uni) . LeUniversité ouverte . Récupéré le 9 janvier 2008.
6. ^ ASTM SI10-10, IEEE / ASTM SI 10 American National Standard for Metric Practice, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2010, [www.ASTM.org] “Les symboles de certaines unités composées de l’ingénierie de l’énergie électrique sont généralement écrits sans séparation, donc : wattheure (Wh), kilowattheure (kWh), voltampère (VA) et kilovoltampère (kVA) »
7. ^ Norme pour l’utilisation du système international d’unités (SI): Le système métrique moderne. (1997). (IEEE/ASTM SI 10-1997). New York et West Conshohocken, PA : Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens et ASTM . 15.
8. ^ “10.57 : Unités dérivées des unités de base SI” . Le Chicago Manual of Style (17e éd.). Chicago : presse de l’université de Chicago. 2017 . Récupéré le 1er avril 2020 .
9. ^ “Guide pour l’utilisation du système international d’unités (SI)” (PDF) . Institut national des normes et de la technologie . 2008 . Récupéré le 6 avril 2020 . La référence [4 : ISO 31-0] suggère que si un espace est utilisé pour indiquer des unités formées par multiplication, l’espace peut être omis s’il ne cause pas de confusion. Cette possibilité se reflète dans la pratique courante consistant à utiliser le symbole kWh plutôt que kW⋅h ou kWh pour le kilowattheure. Néanmoins, ce guide considère qu’un point à mi-hauteur ou un espace doit toujours être utilisé pour éviter toute confusion possible ;
10. ^ “Véhicules électriques : en savoir plus sur la nouvelle étiquette” . fueleconomy.gov . Département américain de l’énergie . Récupéré le 10 août 2014 .
11. ^ Prix moyen de l’électricité aux clients finaux par secteur d’utilisation finale , US Energy Information Administration, avril 2018
12. ^ “Comprendre la demande électrique” Archivé le 6 juin 2016 à la Wayback Machine , National Grid
13. ^ Eugene A. Avallone et al., (ed), Marks ‘Standard Handbook for Mechanical Engineers 11th Edition , Mc-Graw Hill, New York 2007 ISBN 0-07-142867-4 page 9-4
14. ^ EM Kirkpatrick, éd. (1983). Chambers 20th Century Dictionary (nouvelle éd.). Édimbourg : Chambers. p. 137. ISBN 0550102345.
15. ^ “La Chambre de commerce 1621-1970” . Archivé de l’original en 2010.
16. ^ « Soyez éclairé sur l’électricité » . L’express financier . 20 décembre 2004. Archivé de l’original le 8 septembre 2012 . Récupéré le 29 novembre 2009 .
17. ^ “Les unités fabriquées par BHEL génèrent une puissance record” . L’Hindou . Appuyez sur Trust of India . 24 juillet 2008. Archivé de l’original le 7 novembre 2012 . Récupéré le 29 novembre 2009 .